Nedostaci tradicionalnog četveroslojnog slaganja PCB-a

Ako međuslojni kapacitet nije dovoljno velik, električno polje će se rasporediti na relativno veliko područje ploče, tako da je impedancija međusloja smanjena i povratna struja može teći natrag u gornji sloj.U tom slučaju, polje koje stvara ovaj signal može interferirati s poljem signala obližnjeg promjenjivog sloja.Ovo uopće nije ono čemu smo se nadali.Nažalost, na 4-slojnoj ploči od 0,062 inča, slojevi su daleko jedan od drugog i međuslojni kapacitet je mali
Kada se ožičenje promijeni iz sloja 1 u sloj 4 ili obrnuto, tada će doći do ovog problema prikazanog na slici
vijesti13
Dijagram pokazuje da kada signal ide od sloja 1 do sloja 4 (crvena linija), povratna struja također mora promijeniti ravninu (plava linija).Ako je frekvencija signala dovoljno visoka i ravnine su blizu jedna drugoj, povratna struja može teći kroz međuslojni kapacitet koji postoji između sloja uzemljenja i sloja snage.Međutim, zbog nedostatka izravne vodljive veze za povratnu struju, povratna staza je prekinuta, a ovaj prekid možemo zamisliti kao impedanciju između ravnina prikazanih na slici ispod
vijesti14
Ako međuslojni kapacitet nije dovoljno velik, električno polje će se rasporediti na relativno veliko područje ploče, tako da je impedancija međusloja smanjena i povratna struja može teći natrag u gornji sloj.U tom slučaju, polje koje stvara ovaj signal može interferirati s poljem signala obližnjeg promjenjivog sloja.Ovo uopće nije ono čemu smo se nadali.Nažalost, na 4-slojnoj ploči od 0,062 inča, slojevi su daleko jedan od drugog (najmanje 0,020 inča), a međuslojni kapacitet je mali.Kao rezultat, dolazi do gore opisanih smetnji električnog polja.To možda neće uzrokovati probleme s integritetom signala, ali će sigurno stvoriti više EMI.Zbog toga, kada koristimo kaskadu, izbjegavamo mijenjanje slojeva, posebno za visokofrekventne signale kao što su satovi.
Uobičajena je praksa dodati kondenzator za odvajanje u blizini prijelaznog prolaza kako bi se smanjila impedancija povratne struje prikazana na slici ispod.Međutim, ovaj kondenzator za odvajanje je neučinkovit za VHF signale zbog svoje niske vlastite rezonantne frekvencije.Za AC signale s frekvencijama višim od 200-300 MHz, ne možemo se osloniti na kondenzatore za odvajanje da bi stvorili povratni put niske impedancije.Stoga nam je potreban kondenzator za odvajanje (za ispod 200-300 MHz) i relativno veliki interboard kondenzator za više frekvencije.
vijesti15
Ovaj problem se može izbjeći ako se ne mijenja sloj ključnog signala.Međutim, mali međupločni kapacitet četveroslojne ploče dovodi do drugog ozbiljnog problema: prijenosa energije.Digitalni uređaji za sat obično zahtijevaju velike prolazne struje napajanja.Kako se vrijeme porasta/pada izlaza IC smanjuje, moramo isporučivati ​​energiju višom brzinom.Kako bismo osigurali izvor naboja, obično postavljamo kondenzatore za odvajanje vrlo blizu svakog logičkog sklopa.Međutim, postoji problem: kada pređemo samorezonantne frekvencije, kondenzatori za odvajanje ne mogu učinkovito pohraniti i prenijeti energiju, jer će se na tim frekvencijama kondenzator ponašati kao induktor.
Budući da većina današnjih ikona ima brza vremena porasta/pada (oko 500 ps), potrebna nam je dodatna struktura za odvajanje s višom vlastitom rezonantnom frekvencijom od one kod kondenzatora za odvajanje.Međuslojni kapacitet sklopovske ploče može biti učinkovita struktura za odvajanje, pod uvjetom da su slojevi dovoljno blizu jedan drugome da osiguraju dovoljan kapacitet.Stoga, uz uobičajeno korištene kondenzatore za odvajanje, radije koristimo blisko razmaknute slojeve napajanja i slojeve uzemljenja kako bismo osigurali prijelaznu snagu za digitalne ics.
Imajte na umu da zbog uobičajenog procesa proizvodnje tiskanih ploča obično nemamo tanke izolatore između drugog i trećeg sloja četveroslojne ploče.Četveroslojna ploča s tankim izolatorima između drugog i trećeg sloja može koštati mnogo više od konvencionalne četveroslojne ploče.